Agujero negro primitivo: el descubrimiento que cambia cómo nacen las galaxias
Un agujero negro gigantesco ya existía cuando el universo apenas empezaba… y su galaxia aún no. El desconcertante hallazgo del telescopio espacial James Webb desafía la teoría clásica y sugiere que, en algunos casos, las galaxias nacen alrededor de estos colosos invisibles.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración de un agujero negro en el universo temprano, rodeado de gas primordial que comienza a caer hacia él: una representación de cómo una galaxia podría formarse alrededor de su núcleo oscuro. Crédito: Nano Banana 2-RexMolón Producciones
En los primeros compases del universo, cuando apenas habían pasado 700 millones de años desde el big bang, algo inesperado ocurrió: un agujero negro gigantesco ya estaba ahí. No en el corazón de una galaxia madura, como dicta el relato clásico de la cosmología, sino en un entorno casi virgen, apenas enriquecido por estrellas.
Y, según sugieren ahora nuevas observaciones realizadas por un equipo de astrófísicos liderado por Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambrige, en el Reino Unido, fue ese agujero negro el que pudo actuar como semilla alrededor de la cual empezó a formarse la galaxia.
El hallazgo, basado en datos del telescopio espacial James Webb, desafía una de las ideas más asentadas de la astrofísica moderna: que las galaxias y sus agujeros negros centrales crecen juntos, en una especie de danza cósmica sincronizada.
El objeto QSO1: una anomalía cósmica
El protagonista de esta historia es un objeto conocido como A2744-QSO1 o QSO1, situado a un corrimiento al rojo de 7,04. En términos más comprensibles, lo estamos viendo tal y como era cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Lo sorprendente no es solo su edad, sino su naturaleza.
En el centro de QSO1 se encuentra un agujero negro supermasivo con una masa de decenas de millones de veces la del Sol. Hasta aquí, nada extraordinario: ya se habían detectado agujeros negros masivos en épocas tempranas. Lo realmente desconcertante es su entorno.
Los análisis espectroscópicos muestran que el gas que rodea a este agujero negro tiene una metalicidad extremadamente baja, apenas unas milésimas de la del Sol. En astronomía, los metales son todos los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, y su presencia indica que han pasado generaciones de estrellas que los han fabricado.
Pero en QSO1 casi no hay metales. Es, en palabras de los investigadores, un sistema «casi puro».
En un universo todavía «en pañales»
Para entender por qué esto es importante, hay que recordar cómo se forman las galaxias. Tras el big bang, el momento en que nacieron el espacio, el tiempo y la materia, el universo estaba compuesto casi exclusivamente de hidrógeno y helio. Las primeras estrellas —las llamadas de población III— comenzaron a sintetizar elementos más pesados en su interior. Cuando esas estrellas murieron, enriquecieron el gas circundante, dando lugar a nuevas generaciones estelares y, con el tiempo, a galaxias complejas.
En ese contexto, encontrar un agujero negro tan masivo en un entorno que apenas ha pasado por ese ciclo resulta desconcertante. Según los modelos cosmológicos actuales, un agujero negro de ese tamaño debería estar rodeado de una galaxia ya desarrollada y químicamente enriquecida.
Pero aquí ocurre lo contrario: el agujero negro parece haber llegado primero.
La señal del hidrógeno
Imagen que muestra la señal de hidrógeno alrededor del agujero negro. El círculo central y el anillo indican las zonas que los científicos analizaron para estudiar su luz; la línea discontinua señala una parte donde no se pudieron recoger datos, por lo que se excluyó del análisis.
Una galaxia diminuta
Las observaciones no solo revelan la composición química del entorno, sino también la masa de la galaxia anfitriona. Y el resultado es igual de sorprendente: la galaxia es extremadamente ligera.
Los datos indican que la masa estelar es inferior a 20 millones de soles, mientras que el agujero negro tiene una masa comparable o incluso mayor. En algunos casos, la relación entre la masa del agujero negro y la de la galaxia supera el valor de 2, algo nunca visto en el universo cercano.
En las galaxias actuales, esa proporción suele ser del orden de milésimas. Es decir, aquí el agujero negro no es un actor secundario, sino que domina completamente el sistema.
Un crecimiento difícil de explicar
Este escenario plantea un desafío importante para la teoría. ¿Cómo puede crecer un agujero negro tan rápido sin que su entorno se enriquezca con metales? Existen varias hipótesis, pero ninguna encaja del todo:
1️⃣ Semillas masivas de agujeros negros
-Formación directa a partir de grandes nubes de gas.
-Evita la fase estelar inicial
2️⃣ Acreción super-Eddington
-Crecimiento extremadamente rápido
-Supera los límites teóricos clásicos
3️⃣ Agujeros negros primordiales
-Se formarían justo después del big bang
-No dependen de estrellas previas
Sin embargo, estos hipotéticos escenarios tienen problemas. En particular, el crecimiento rápido suele ir acompañado de formación estelar, lo que enriquecería el gas con metales. Y eso no es lo que se observa aquí.
La hipótesis más disruptiva: agujeros negros primordiales
Una de las ideas más sugerentes es que estos objetos puedan tener un origen aún más antiguo: los llamados agujeros negros primordiales.
Según algunas teorías, estos agujeros negros podrían haberse formado en los primeros instantes tras el big bang, mucho antes que las primeras estrellas. Si fuera así, habrían tenido tiempo de crecer y atraer gas sin necesidad de pasar por las etapas habituales de formación galáctica.
Los modelos que incorporan este tipo de agujeros negros parecen reproducir mejor las propiedades observadas en QSO1, aunque todavía están lejos de ser concluyentes afirman los autores del estudio en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Esos pequeños puntos rojos
Más allá de este caso concreto, el hallazgo apunta a un fenómeno más general. Observaciones recientes del James Webb han identificado una población de objetos similares, conocidos como Little Red Dots (pequeños puntos rojos) que presentan características igualmente extrañas: agujeros negros activos en galaxias pequeñas y poco evolucionadas.
Esto sugiere que QSO1 no es una rareza aislada, sino parte de una nueva clase de objetos que podría ser común en el universo temprano.
Si se confirma, el impacto sería profundo. Implicaría que la formación de agujeros negros y galaxias no siempre está acoplada, y que en algunos casos los agujeros negros pueden liderar el proceso.
El papel clave del telescopio James Webb
Nada de esto habría sido posible sin el telescopio espacial James Webb, cuya sensibilidad sin precedentes permite observar objetos extremadamente lejanos y débiles.
Gracias a sus instrumentos espectroscópicos, los científicos pueden analizar la luz de estos sistemas con un detalle nunca antes alcanzado, descomponiéndola en sus componentes y extrayendo información sobre su composición, temperatura y dinámica.
En el caso de QSO1, estas observaciones han permitido detectar líneas de emisión clave —como el hidrógeno beta y el oxígeno ionizado— y medir con precisión su relación, lo que revela la baja metalicidad del sistema.
Imagen de campo profundo del telescopio espacial James Webb del cúmulo Abell 2744, donde se identifican múltiples imágenes del sistema Abell 2744-QSO1 (en turquesa); la escala se indica en segundos de arco. La secuencia JD1 (en amarillo) muestra un ejemplo de lente gravitacional, que amplifica y distorsiona la luz de galaxias muy lejanas.
Qué significa para la cosmología moderna
El descubrimiento de QSO1 y otros objetos similares está obligando a los astrónomos a replantearse cómo se formaron las primeras estructuras del universo.
Lejos de un proceso uniforme y ordenado, el cosmos temprano parece haber sido un entorno caótico, donde distintos mecanismos competían y coexistían. En ese escenario, algunos agujeros negros podrían haber surgido antes que las galaxias que hoy los albergan.
Como señalan los autores del estudio, estamos tal vez ante «las primeras fases de acreción de una semilla masiva».
Es decir, ante el nacimiento de una estructura cósmica desde su núcleo más oscuro.
Lo que queda por descubrir
Aún quedan muchas preguntas abiertas relacionadas con este hallazgo. ¿Qué mecanismo domina realmente la formación de estos agujeros negros? ¿Son todos ellos primordiales o existen varios caminos posibles? ¿Cómo evolucionan con el tiempo y qué papel juegan en la formación de galaxias?
Responder a estas preguntas requerirá más observaciones y mejores modelos. Pero una cosa parece clara: el universo temprano era mucho más diverso y sorprendente de lo que se pensaba.
Y, en algunos casos, todo comenzó no con una galaxia… sino con un agujero negro.▪️
PREGUNTAS&RESPUESTAS: Galaxias y Agujeros Negros
🔭 ¿Qué es un agujero negro supermasivo?
Es un objeto con millones o miles de millones de veces la masa del Sol que suele encontrarse en el centro de las galaxias.
🔭 ¿Qué es la metalicidad en astronomía?
Es la cantidad de elementos pesados en un objeto. Indica cuántas generaciones de estrellas han existido.
🔭 ¿Por qué es importante la baja metalicidad?
Porque sugiere que el sistema es muy joven o poco evolucionado.
🔭 ¿Qué descubrió el telescopio James Webb?
Un agujero negro masivo en una galaxia casi sin metales, lo que indica que pudo formarse antes que ella.
🔭 ¿Podrían existir más objetos como este?
Sí. Las observaciones indican que podrían ser comunes en el universo temprano.
Fuente: Roberto Maiolino, Hannah Übler, Francesco D’Eugenio, Jan Scholtz, Ignas Juodžbalis, Xihan Ji, Michele Perna, Volker Bromm, Pratika Dayal, Sophie Koudmani, Boyuan Liu, Raffaella Schneider, Debora Sijacki, Rosa Valiante, Alessandro Trinca, Saiyang Zhang, Marta Volonteri, Kohei Inayoshi, Stefano Carniani, Kimihiko Nakajima, Yuki Isobe, Joris Witstok, Gareth C Jones, Sandro Tacchella, Santiago Arribas, Andrew Bunker, Elisa Cataldi, Stephane Charlot, Giovanni Cresci Mirko Curti, Andrew C Fabian, Harley Katz, Nimisha Kumari, Nicolas Laporte, Giovanni Mazzolari, Brant Robertson, Fengwu Sun, Bruno Rodriguez Del Pino, Giacomo Venturi. A black hole in a near pristine galaxy 700 Myr after the big bang. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf2109
